我的偶像理查德·费曼曾经开玩笑说:“爱因斯坦是个巨人。他的头在云端,脚在地面。我们这些个子比较矮的人,必须做出选择!”但我认为我们今天不需要做出选择,因为我们已经站在了阶梯的顶端。
撰稿人 | 弗兰克
翻译 |胡枫、梁叮当
画外音 | 贝琪 (弗兰克夫人)
有些人对物理学的未来感到担忧,但实际上新发现的机会仍然丰富。
“物理学家们沉迷于追求数学之美,正在丧失解决新问题的能力。”“顶尖物理学家不再关心物理现实——他们当然没必要关心它。”“科学已经完蛋了。”
这几句话简洁但相当准确地概括了最近几本书的内容:萨比娜·霍森费尔德的《迷失在数学中》、理查德·达维德的《弦理论与科学方法》和约翰·霍根的《科学的终结》。我经常被问到对这些书及其悲观论调的看法。对于理论物理学家来说,这种说法是一种指责,意味着当今的物理学已经走上了死胡同。
然而,两本书对这个问题的描述却大相径庭。霍森菲尔德女士认为物理学家应该更加关注物理问题的现实性,戴维先生则认为忽视现实性是无害的,而霍根先生则宣称物理学家的时代已经结束,他们应该转行。这到底是怎么回事呢?
如今物理学的发展是否健康?人们对此可能有不同的看法。但是,没有一个理性的人会质疑物理学所取得的巨大成就。如果没有 20 世纪量子物理学和相对论的革命性突破,就不会有晶体管、激光、GPS、核能等支撑现代社会的科学技术。
我们对物理世界的理解在 20 世纪下半叶达到了很高的水平。所谓的标准模型提供了一套完整且经过充分验证的方程式,描述了普通物质在普通条件下的行为(你必须非常宽泛地理解这里的“普通”一词)。
标准模型的理论框架建立于20世纪70年代留学之路,它预言并促成了一系列令人瞩目的新发现和新观测霍森菲尔德物理学家,最典型的例子就是希格斯玻色子和引力波。可以说,标准模型理论代表了人类成就的巅峰。
然而,这一巨大成就喜忧参半。在过去,基础物理学的任何进展也都带来了相应的实际应用和好处。但今天,基础物理学的发现很难对工程、化学或生物学产生重大影响。造成这种情况的原因在于,我们目前的物理知识储备已经超越了这些领域发展的需要——毕竟,21世纪技术背后的物理原理是在20世纪50年代之前发现的。
继续前行很难,但机遇依然存在。我们可以利用现有的物理知识来构建新的有用的东西,比如利用量子世界的丰富特性来更有效地存储和操纵信息。与此同时,还有许多重要的理论问题等待解答。例如,我们仍然不知道宇宙的大部分质量来自哪里。
我的偶像理查德·费曼曾经开玩笑说:“爱因斯坦是个巨人。他的头在云端,脚在地面。我们这些小人物必须做出选择!”但我认为我们今天不必做出选择霍森菲尔德物理学家,因为我们已经站在了阶梯的顶端。事实上,物理学在今天特别令人兴奋:我们正试图利用我们对“普通”物质的理解来制造机器助手——计算机、传感器和无人机,它们可以增强我们的思维,帮助我们完成任务,并让我们探索周围的世界。
弗兰克·维尔切克是麻省理工学院物理学教授,也是量子色动力学的创始人之一。他因在夸克粒子理论(强相互作用)方面的成就而于2004年获得诺贝尔物理学奖。
Frank 和妻子 Betsy (图片来源:)